钻锚一体机在岩巷工作面的应用

钻锚一体机在岩巷工作面的应用

杨赞赞

淮浙煤电有限公司顾北煤矿  安徽淮南  232150

摘要：从山西天巨重工引进CMM2-23（A）型锚杆钻车并进行实用性改进，增加了“振动锤”、“钻孔定位器”、、“手柄遥控器”、“顶天立地机载临时支护”等装置，最终加工改良为适用性更强、安全性更高、效率更高的“钻锚一体机”，同时通过加装耙装机二运皮带、皮带机自移式机尾等装置，逐步形成以“钻锚一体机”为核心的正规循环作业体系，简化了作业流程、提高了劳动效率、改善了作业环境，真正实现了“减员增效保安全”的目的。

关键词：煤矿，岩巷，钻锚一体机，减员增效保安全

1 引言

煤矿岩巷通常采用“风锤打眼放炮掘进+耙矸机出矸+风动锚杆机支护”的掘进方式进行巷道开拓掘进工作。采用风锤打眼，油烟大，噪声大，积水多，需要人工多，作业环境差，存在迎脸抽片伤人等安全风险；采用耙矸机出矸，噪声大，倒矸时间长，出矸慢，视野小，故障多影响大，视线模糊视野小，易引发安全事故，具有较大的安全威胁。同时，掘进工作面迎头施工与后方出矸平行作业，人工需求量大，交叉作业安全风险大，平行作业时间有限，岩巷进尺缓慢风锤打眼和耙矸机出矸的传统生产工艺有待进一步升级改进。

进一步减轻职工劳动强度，进一步实现安全高效生产，从山西天巨重工引进CMM2-23（A）型锚杆钻车，并结合我单位现场施工实际情况及生产需要对CMM2-23（A）型锚杆钻车进行实用性改进，最终加工改良为适用性更强、安全性更高、效率更高的“钻锚一体机”（以下均简称：钻锚一体机），并向智能化作业迈向了重要的一小步。

2 工程概况

北一1煤采区顶板轨道上山位于矿井井底车场西北方向的北一1煤采区，为北一1煤采区的采区轨道系统；巷道设计长度为1604.7m，巷道在4-1煤与1煤层之间施工，局部揭露1煤层，施工段巷顶距上覆4-1煤法距35.6～68.1m，巷底距1煤层法距0～30.6m。4-1煤与1煤层间距平均71m。岩性主要为粉砂岩、粉细砂岩、中细砂岩、细砂岩、1煤等。

目前该巷道由开拓二区202队负责施工，全队约50人，其中系统巷道打运班4人，标准化班3人，掘进工作面单班出勤人数约10~14人，现有锚杆钻车司机12人。

3 钻锚一体机设备简介及实用性改进

CMM2-23（A）型锚杆钻车由山西天巨重工机械有限公司设计研发的一种集钻支护孔、锚杆锚索支护作业、钻炮眼孔等功能为一体的多功能钻孔机械，该机主要用于坡度小于 12°的中小断面炮掘岩巷。通过现场实践，总结机械化作业实践经验，我单位积极与山西天巨重工机械有限公司沟通，对机械设备进行了实用性改进，最终加工改良为适用性更强、安全性更高、效率更高的“钻锚一体机”。

表1  CMM2-23（A）型锚杆钻车（钻锚一体机）基本参数

3.1 “顶天立地”机载临时支护

钻锚一体机采用“顶天立地”机载临时支护，支撑顶紧力可达20kN，并根据本掘进巷道直墙半圆拱型的特征，将“平顶机载临时支护”改造加工成“三弧支撑顶机载临时支护”，使整个机载临时支护能够紧贴顶板弧形岩面，支护强度更高，安全性更好。

3.2 手柄遥控智能化操作

钻锚一体机采用手柄遥控智能化操作，机械操作更加智能化，，施工人员端坐在座椅上，即可像"玩游戏一样"用手柄操作机械设备完成各项施工任务！

3.3 振动锤装置

钻锚一体机打眼装置（振动锤装置）由定位装置、凿岩马达、前后左右旋转装置等部件组成。钻锚一体机改装振动锤装置，可提供“旋转研磨+震动凿岩”双钻进功能，大大提高打眼效率，配合“钻孔滑道”、“钻孔定位器”，实现炮掘工作面快速打眼钻孔。  

3.4 钻孔定位及全方位钻孔

钻锚一体机定位装置对打眼角度和位置进行精准定位，并能起到稳固钻杆的作用；钻锚一体机前后左右旋转装置，可使钻锚一体机打眼装置前后0~180°旋转、左右0~270°旋转，满足全断面任何角度的打眼施工任务。

4 钻锚一体机现场实践应用

岩巷机械化作业，尤其是软岩掘进时，围岩自稳能力较差，必须第一时间进行顶板支护，通过优化工艺流程，最终形成“岩巷机械化"四平”掘进技术”：“支护+出矸”平行作业、“延单轨吊+持续出矸”平行作业、“打全茬眼+卸料拌料”平行作业、“支护帮部+喷浆”平行作业。

4.1 “支护+出矸”平行作业:

支护(钻锚组)：炮后将钻锚一体机开至工作面并使用机载临时支护护顶，然后两臂施工顶部支护及支护迎脸。

出矸(耙装组)：耙装机出矸。

4.2 “延单轨吊+持续出矸”平行作业:

延单轨吊(钻锚组)：耙装机退后，施工单轨吊锚杆。

持续出矸(耙装组)：耙装机持续出矸，直至矸石出尽。(全断面一次机械化排矸)

4.3 “打全茬眼+卸料拌料”平行作业:

全断面一次机械化打眼(钻锚组)：钻锚一体机打全茬眼。

卸料拌料(耙装组)：矸石出尽后，退至避炮位置，人员进行卸料喷浆。

4.4 “支护帮部+喷浆”平行作业:

支护帮(钻锚组)：钻锚一体机开至工作面后两臂施工帮部锚杆。

喷浆(耙矸组)：拌料后，进行喷浆。

5 钻锚一体机现场实践效果

5.1 显著提高安全可靠度。

（1）钻锚一体机“顶天立地”机载临时支护比液压单体临时支护，更加稳固耐用、安全有效，同时“三弧支撑顶”对巷道顶板的适应性更强。

（2）钻锚一体机机械作业平台比脚手架作业平台更加稳固、实用，同时机体部升降平台及可调节式踏板更加灵活，支护作业更加安全、便捷。

（3）钻锚一体机机械化作业比风锤打眼、支护，噪声更较小。同时，避免人工施工频繁搬运风锤、锚杆机，降低职工劳动强度，改善作业环境。

（4）机械化作业相对传统风锤作业，施工人员距离顶板迎脸距离远，人员站位更高，减少了接触未支护顶板和迎脸机会，避免了出现片帮掉顶伤人的风险。

5.2 减员增效成果显著

（1）钻锚一体机支护时需要4名职工，比较传统风锤炮眼施工（4部锤共6人）可减少用工2人，支护节约人工33.3%；钻车打眼时仅需要2名职工，比较传统风锤打眼（4部锤共计6人）减少用工4人，支护节约人工66.7%。

（2）钻锚一体机作业线一次性成巷，不需停头收尾时间，改变了传统炮掘收尾时间长，收尾工作量大的缺点。

（3）采用钻锚一体机以来，不断攻坚克难，一方面不断对钻锚一体机进行改进优化，维保排障，使钻锚一体机更加安全、稳定、高效；另一方面，通过加装“耙装机二运皮带”、皮带机自移式机尾等装置，使整个掘进作业体系，更加成熟、完善、高效。硬岩炮掘月度进尺也从最初的65m左右，逐步达到现在的月度进尺80m。

结束语

在现场实践的过程中，钻锚一体机设备不断改进，施工工艺不断优化，形成了一套成熟的、完善的、高效的以“钻锚一体机”为核心的岩巷炮掘机械化正规循环作业体系，改变了传统岩巷炮掘落后的施工工艺，改善了作业环境，减轻了工人劳动强度，提高了劳动效率，在安全性、经济效益、社会效益上均取得良好效果，为岩巷炮掘机械化作业提供了一种良好的创新思路，揭开了岩巷炮掘“机械化、自动化、智能化”的序幕。

参考文献

[1]邹敢.浅谈锚杆钻机的发展现状[J].凿岩机械气动工具.2006(03).

[2]牛宝玉.采掘锚、掘锚一体化快速掘进成巷技术[J].煤炭工程.2003(11).